Uma célula solar produz uma diferença de potencial V1 quando um resistor de resistência R1 é ligado a seus terminais, e uma diferença de potencial V2 quando o resistor possui resistência R2. A área da célula é 5 cm^2 e o fluxo de energia luminosa recebido é 2 mW / cm^2. Qual é a eficiência da célula ao converter energia luminosa em energia térmica fornecida ao resistor para o caso em que V1= 0,1 V e R1=500 Omega ?

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo! A gente tem uma célula solar que gera uma diferença de potencial (V) quando ligada a diferentes resistores ®. A área da célula é de 5 cm² e ela recebe um fluxo de energia luminosa de 2 mW/cm². Queremos saber quão eficiente essa célula é em converter a energia luminosa que recebe em energia térmica fornecida ao resistor quando e .
Para resolver isso, vamos precisar entender como calcular a potência elétrica fornecida ao resistor e a potência de energia luminosa recebida pela célula. Depois, com esses valores, conseguimos calcular a eficiência da célula.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a potência de energia luminosa que a célula solar está recebendo. A potência luminosa ( Pluz = Área times Fluxo de energia = 5 , cm^2 times 2 , mW/cm^2 = 10 , mW ) é dada pela área da célula multiplicada pelo fluxo de energia luminosa recebido por unidade de área.
Á

Passo 3

Agora, vamos calcular a potência elétrica que está sendo fornecida ao resistor quando Pe<=c = V^2R e Pe<=c = (0,1 , V)^2500 , Omega = 0,01 , V^2500 , Omega = 0,00002 , W = 20 , mu W . A potência elétrica ( ) pode ser calculada usando a fórmula:
Substituindo os valores que temos:

Passo 4

Agora que temos a potência elétrica fornecida ao resistor ( eta = ( Pe<=cPluz ) times 100% = ( 20 , mu W10 , mW ) times 100% = 0,2% ) e a potência de energia luminosa recebida pela célula ( ), podemos calcular a eficiência ( ) da célula solar. A eficiência é a razão entre a potência útil (elétrica) e a potência total recebida (luminosa), multiplicada por 100 para obter a porcentagem.

Resposta

A eficiência da célula solar é de 0,2%.

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